Файл: Цимберов, А. И. Стеклянные изоляторы.pdf

вторых, затрудняет ионам основного щелочного металла перемещение внутри решетки. Экспериментально уста­ новлено, что для стекла, содержащего в своем составе натрий и калий, максимальное значение удельного объ­ емного сопротивления достигается при соотношении щелочных металлов, равном

(рис. 1-5).

Картина изменения сопротивления щелочных стекол с введением в их состав еще одного щелочного окисла сохраняется и у стекол, содержащих окислы щелочно­

ионов двухвалентных металлов, обладающих большими размерами по сравнению с ионами щелочных металлов, затрудняет свободное перемещение последних и тем са­ мым препятствует переносу электрических зарядов через диэлектрик.

На рис. 1-6 и 1-7 приведены кривые, характеризую­ щие изменение сопротивления щелочных стекол (началь­ ное содержания Si20 = 82%’, R20 = —18%) с введением в их состав окислов двухвалентных и трехвалентных ме­ таллов. Своеобразно влияет на проводимость щелочных стекол введение в их состав вместо Si02 окиси алюми­

21

достигает максимума, то дальнейшее увеличение окиси алюминия приводит к уменьшению сопротивления, кото­ рое достигает минимума при соотношении АІаОз/КгО = 1. Поэтому в состав щелочных стекол, содержащих около 12—14% щелочей, введение окиси алюминия в больших количествах нежелательно. В то же время с уменьше­

Рис. 1-6. Влияние замены части Si02 ® щелочном -стекле окислами двухвалентных .металлов на удельное электрическое сопротивление.

алюминия в состав малощелочных и бесщелочных сте­ кол, хотя в целом сопротивление бесщелочных стекол в меньшей степени зависит от состава, чем сопротивле­ ние щелочных стекол. Это можно объяснить тем, что в отличие от щелочных стекол переносчиками электри­ ческих зарядов у бесщелочных и малощелочных стекол являются малоподвижные ноны двухвалентных метал­ лов. Поведение стеклянных изоляторов при длительной работе под постоянным напряжением еще недостаточно изучено. На невозможность применения изоляторов из стекла с большим содержанием натрия для линий элек­ тропередачи постоянного тока указывается в [Л. 8], где рекомендуется для этих целей использовать специ­ альный состав стекла. В то же время французская фир­ ма Sediver и итальянская фирма Fidenza Vetraria утверждают, что их изоляторы, изготовленные из обыч­ ных щелочных стекол, успешно эксплуатируются на ли­ ниях электропередачи постоянного тока. Можно пред­ положить, что использование полищелочного эффекта снизит вероятность ускоренного старения щелочных

22

стекол под воздействием постоянного напряжения, ііо пока можно лишь утверждать, что наиболее надежно в этих условиях будут работать бесщелочные и мало­

щелочные стекла.

Заканчивая рассмотрение вопроса об электрическом сопротивлении стекол, необходимо отметить, что оно из­ меняется также в зависимости от величины напряжен­

Рис. 1-7. Влияние замены части SiC>2 в щелочном стекле окислами трехвалентных металлов на удель­ ное электрическое сопротивление.

противления последнего. Однако практического значе­ ния эта зависимость для условий работы стеклянных изоляторов не имеет, так как уменьшения сопротивления стекла примерно на один порядок можно ожидать толь­ ко при напряженности электрического поля, равной ІО3 кв!см. Что касается тепловой обработки стекла, то известно, что закаленные образцы стекла обладают мень­ шим электрическим сопротивлением по сравнению с ана­ логичными образцами, изготовленными из отожженного стекла.

Поверхностное электрическое сопротивление. В обыч­ ных условиях удельное поверхностное сопротивление сте­ кол различных составов колеблется в пределах ІО13— ІО16 ом. Поверхностная электропроводность стекла вызывается главным образом образованием на увлаж­ ненной поверхности стеклянных изоляторов пленки электролита, состоящей из растворенных в воде окислов, входящих в состав стекла. Поэтому изменение влажно­ сти окружающего воздуха влияет на изменение поверх­ ностного электрического сопротивления стекла. Стекла

23

с низкой гидролитической стойкостью (например, ще­ лочные) имеют большую поверхностную проводимость. Как правило, у таких стекол при достижении макси­ мальной влажности воздуха удельное поверхностное со­

мость при повышении температуры окружающего возду­ ха. Особенно заметно это изменение в пределах 20 — 100°С, т. е. в диапазоне рабочих температур стеклянных изоляторов. По сравнению с щелочными стеклами бес­ щелочные стекла обладают удельным поверхностным сопротивлением на 2—3 порядка выше. Учитывая, что поверхностная проводимость стекла в значительной сте­ пени может влиять на работу стеклянных изоляторов, особенно тех, которые работают в условиях высокой влажности и повышенной температуры (например, влажные тропики), необходимо рассмотреть вопрос о возможной стабилизации поверхностного сопротивле­ ния стеклянных изоляторов.

Для тех изоляторов, которые работают в условиях незагрязненной атмосферы, по-видимому', целесообразно поддерживать неизменным высокое поверхностное сопро­ тивление, сохранять при повышении влажности и тем­ пературы окружающего воздуха. В этих целях может быть рекомендовано покрытие поверхности стекла спе­ циальными гидрофобными покрытиями. Изестны полу­ чаемые на поверхности стекла пленки из хлорснланов и продуктов окисления парафина. Эти пленки обладают высокими химостойкостыо п нагревостойкостыо. Пленки эти независимо от степени влажности обеспечивают ста­ бильность поверхностного сопротивления стекол. Одна­ ко органическая природа этих пленок создает опасность их уничтожения на поверхности изоляторов при работе на открытом воздухе под воздействием ультрафиолето­ вых лучей, озона, а также в случае перекрытия изоля­ торов электрической дугой. Стабилизация высокого по­ верхностного сопротивления стеклянных изоляторов может быть достигнута также путем огневой полировки их поверхности или обработки ее специальными кислот­ ными составами (второй способ только для отожжен­ ных изоляторов). Для улучшения работы изоляторов в условиях интенсивного загрязнения целесообразно, наоборот, несколько снизить поверхностное сопротивле­ ние изоляторов до ІО7—ІО8 ом. Поверхностное сопротив-

24

лемме стекла может быть снижено путем нанесения па его поверхность тонких металлических пленок. Однако такие пленки, как правило, механически и химически непрочны, а технология их нанесения не приемлема для массового производства изоляторов.

Более удобным представляется использование на поверхности стекла окисно-металлнческих пленок. По­

водородом слоев окиси титана, нанесенных на стекло; г) окиси индия — обработкой нагретого стекла горя­

чими парами ІпСЬ; д) двуокиси олова — окислением слоя металлическо­

го олова в воздухе; гидролизом спиртовых растворов хлористого олова или обработкой стекла парами хлори­ стого олова.

Для приведенных выше окисно-металлических пле­

Исходя из значений удельных поверхностных сопро­ тивлений различных окисно-металлических пленок, а также технологии их нанесения на поверхность стек­ лодеталей изоляторов, можно предположить, что наибо­ лее приемлемыми для указанных выше целей являются пленки из двуокиси олова.

Однако и в этом случае пока нельзя достичь абсо­ лютно стабильных величин поверхностного сопротивле­ ния стеклянных изоляторов.

35